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With the expansion of IoT devices in many aspects of our life, the security of such systems has become an important challenge. Unlike conventional computer systems, any IoT security solution should consider the constraints of these systems such as computational capability, memory, connectivity, and power consumption limitations. Physical Unclonable Functions (PUFs) with their special characteristics were introduced to satisfy the security needs while respecting the mentioned constraints. They exploit the uncontrollable and reproducible variations of the underlying component for security applications such as identification, authentication, and communication security. Since IoT devices are typically low cost, it is important to reuse existing elements in their hardware (for instance sensors, ADCs, etc.) instead of adding extra costs for the PUF hardware. Micro-electromechanical system (MEMS) devices are widely used in IoT systems as sensors and actuators. In this thesis, a comprehensive study of the potential application of MEMS devices as PUF primitives is provided. MEMS PUF leverages the uncontrollable variations in the parameters of MEMS elements to derive secure keys for cryptographic applications. Experimental and simulation results show that our proposed MEMS PUFs are capable of generating enough entropy for a complex key generation, while their responses show low fluctuations in different environmental conditions.
Keeping in mind that the PUF responses are prone to change in the presence of noise and environmental variations, it is critical to derive reliable keys from the PUF and to use the maximum entropy at the same time. In the second part of this thesis, we elaborate on different key generation schemes and their advantages and drawbacks. We propose the PUF output positioning (POP) and integer linear programming (ILP) methods, which are novel methods for grouping the PUF outputs in order to maximize the extracted entropy. To implement these methods, the key enrollment and key generation algorithms are presented. The proposed methods are then evaluated by applying on the responses of the MEMS PUF, where it can be practically shown that the proposed method outperforms other existing PUF key generation methods.
The final part of this thesis is dedicated to the application of the MEMS PUF as a security solution for IoT systems. We select the mutual authentication of IoT devices and their backend system, and propose two lightweight authentication protocols based on MEMS PUFs. The presented protocols undergo a comprehensive security analysis to show their eligibility to be used in IoT systems. As the result, the output of this thesis is a lightweight security solution based on MEMS PUFs, which introduces a very low overhead on the cost of the hardware.
This paper provides a comprehensive overview of approaches to the determination of isocontours and isosurfaces from given data sets. Different algorithms are reported in the literature for this purpose, which originate from various application areas, such as computer graphics or medical imaging procedures. In all these applications, the challenge is to extract surfaces with a specific isovalue from a given characteristic, so called isosurfaces. These different application areas have given rise to solution approaches that all solve the problem of isocontouring in their own way. Based on the literature, the following four dominant methods can be identified: the marching cubes algorithms, the tessellation-based algorithms, the surface nets algorithms and the ray tracing algorithms. With regard to their application, it can be seen that the methods are mainly used in the fields of medical imaging, computer graphics and the visualization of simulation results. In our work, we provide a broad and compact overview of the common methods that are currently used in terms of isocontouring with respect to certain criteria and their individual limitations. In this context, we discuss the individual methods and identify possible future research directions in the field of isocontouring.
Background: Assistive Robotic Arms are designed to assist physically disabled people with daily activities. Existing joysticks and head controls are not applicable for severely disabled people such as people with Locked-in Syndrome. Therefore, eye tracking control is part of ongoing research. The related literature spans many disciplines, creating a heterogeneous field that makes it difficult to gain an overview.
Objectives: This work focuses on ARAs that are controlled by gaze and eye movements. By answering the research questions, this paper provides details on the design of the systems, a comparison of input modalities, methods for measuring the performance of these controls, and an outlook on research areas that gained interest in recent years.
Methods: This review was conducted as outlined in the PRISMA 2020 Statement. After identifying a wide range of approaches in use the authors decided to use the PRISMA-ScR extension for a scoping review to present the results. The identification process was carried out by screening three databases. After the screening process, a snowball search was conducted.
Results: 39 articles and 6 reviews were included in this article. Characteristics related to the system and study design were extracted and presented divided into three groups based on the use of eye tracking.
Conclusion: This paper aims to provide an overview for researchers new to the field by offering insight into eye tracking based robot controllers. We have identified open questions that need to be answered in order to provide people with severe motor function loss with systems that are highly useable and accessible.
Socially assistive robots (SARs) are becoming more prevalent in everyday life, emphasizing the need to make them socially acceptable and aligned with users' expectations. Robots' appearance impacts users' behaviors and attitudes towards them. Therefore, product designers choose visual qualities to give the robot a character and to imply its functionality and personality. In this work, we sought to investigate the effect of cultural differences on Israeli and German designers' perceptions of SARs' roles and appearance in four different contexts: a service robot for an assisted living/retirement residence facility, a medical assistant robot for a hospital environment, a COVID-19 officer robot, and a personal assistant robot for domestic use. The key insight is that although Israeli and German designers share similar perceptions of visual qualities for most of the robotics roles, we found differences in the perception of the COVID-19 officer robot's role and, by that, its most suitable visual design. This work indicates that context and culture play a role in users' perceptions and expectations; therefore, they should be taken into account when designing new SARs for diverse contexts.
Änderungen gegenüber der Fassung 2021:
- Abschnitt 1: Der Anwendungsbereich umfasst nun auch Primärenergiefaktoren,
- Redaktionelle Änderungen und Fehlerkorrekturen,
- 7.2.3.1: Neue Formel (15) für Allokationsfaktoren für mehrere Wärmeflüsse mit unterschiedlichen,
- Temperaturen aus derselben KWK-Anlage,
- 7.2.3.2: Neue Anmerkung zur Klarstellung, dass Formel (14) auch für die Arbeitswertmethode gilt,
- Neuer Unterabschnitt 7.2.6 mit der Vereinfachung, dass KWK-Wärme unter 100 °C Vorlauftemperatur,
- mit der pauschalen Aufwandszahl 0,5 bewertet werden darf,
- Anhang A wurde neu gefasst, damit zusätzliche Anwendungsbereiche wie Gesetze oder Förderprogramme,
- die eigenen Festlegungen zu Gewichtungsfaktoren machen, dieses Dokument widerspruchsfrei,
- in Bezug nehmen können,
- Anhang B.4 mit einem Berechnungsbeispiel zur Kälteversorgung wurde gestrichen.
Der Online-Handel verzeichnet seit Jahren ein stetiges Wachstum. Durch die COVID-19-Pandemie kaufen nun auch Nutzende, die zuvor physische Kanäle bevorzugten, vermehrt online ein. Der Anbietererfolg hängt dabei wesentlich von der Kenntnis über die Kund*innen ab. Allerdings dominieren einige große Anbieter den Markt, während kleinere Online-Shops Schwierigkeiten haben, ihre Angebote zu personalisieren. Eine Lösung bietet der Ansatz selbstbestimmter Identitäten. Dieser ermöglicht Kund*innen, ihre eigenen Shoppingdaten zu kontrollieren und sie selektiv mit Online-Shops zu teilen. Dadurch können individuelle Wünsche und Anforderungen der Kund*innen in Online-Shops berücksichtigt und ein personalisiertes Angebot sowie eine gute Nutzungserfahrung geboten werden. Trotz des großen Potenzials selbstbestimmter Identitäten ist der Ansatz in Deutschland kaum verbreitet. Dieser Beitrag beleuchtet den Einsatz selbstbestimmter Identitäten im Online-Handel. Mithilfe eines menschenzentrierten Gestaltungsprozesses wurden Personas und Ist-Szenarien erstellt, sowie daraus resultierend Anforderungen erhoben und Potenziale identifiziert. Auf Basis dessen konnte ein Daten- und Architekturmodell zur Integration von selbstbestimmten Identitäten im Online-Handel entwickelt werden.
This report examines exporters’ challenges and possible solutions for public intervention to promote foreign trade. Based on fieldwork conducted in Georgia, we explore which policy approaches can help to stimulate Georgian exports further. Our outcomes show that exporters face substantial barriers such as navigating complex trade regulations, lack of knowledge about target markets, trade finance gaps, as well as new export promotion programs (EPPs) in competitor countries. Other upper-middle-income countries can learn from our results that exporters can significantly benefit from a comprehensive export promotion strategy combined with an ecosystem-based “team” approach. EPPs related to awareness and capacity building in Georgia should be part of this strategy, focusing on challenges such as a lack of knowledge about trade practices and international business skills. Other EPPs must help to mitigate related market failures, as information gathering is costly, and firms have no incentive to share this information with competitors. Furthermore, targeted marketing support and customer matchmaking can answer Georgian exporters’ challenges, such as lack of market access and low sector visibility. Our results also show that public intervention through financial support and risk mitigation is essential for firms with an international orientation. The high-quality, rich outcomes provide significant value for other upper-middle-income countries by exploring the example of Georgia’s contemporary circumstances in an in-depth manner based on extensive interviews and document analysis. Limitations include that our work primarily relies on qualitative data and further research could involve a quantitative study with a diverse range of sectors.
Diese Arbeit befasst sich mit dem Thema der sogenannten „Advanced-Spike-Technology“. Dabei wird ein fortschrittliches Vorfußdämpfungselement betrachtet, dessen Kompressionssteifigkeit variiert wird. Die Technik soll die Sprint-Spikes maßgeblich verbessern. Die Arbeit untersucht, ob die Variation der Kompressionssteifig-keit der Sprint-Spikes einen Einfluss auf die sportliche Leistungsfähigkeit beim Sprinten hat. Es werden drei Prototypen von Adidas getestet, die jeweils unterschiedliche Steifigkeiten im Vorfußbereich aufweisen (hart, mittel und weich). Das Ziel besteht darin, die Auswirkungen der Variation der Kompressionssteifigkeit auf den Start bis 10 Meter und den Sprint auf etwa 50 bis 60 Meter zu untersuchen. Dabei werden die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Körperschwerpunktes in Matlab R2023b berechnet. Anhand der Ergebnisse wird die Fragestellung beantwortet. Zu Beginn werden folgende Hypothesen aufgestellt: Die Variation der Kompressionssteifigkeit hat keinen signifikanten Einfluss auf die sportliche Leistungsfähigkeit. Allerdings können individuelle Präferenzen der Sportler*innen in Bezug auf die Steifigkeit der Spikes berücksichtigt werden.
Die Untersuchung wird am Advanced Motion Lab in Offenburg (AMLO) der Hochschule Offenburg durchgeführt. Die Messung erfolgt auf einer Tartanbahn, wobei Kraftmessplatten im Bodenbelag integriert sind, um die Bodenreaktionskräfte beim Fußaussatz zu messen. Zusätzlich werden acht High-Speed-Videokameras eingesetzt, um die Sprintbewegung mittels markerlosem 3D-Motion-Capturing aufzuzeichnen. Es werden 30 Proband*innen getestet, davon 20 männliche und 10 weibliche Teilnehmer*innen, die eine saisonale persönliche Bestleistung von 12,5 Sekunden beziehungsweise 13,5 Sekunden über 100 Meter besitzen. Außerdem dürfen die Proband*innen in den letzten sechs Monaten keine kardiovaskulären Einschränkungen oder Verletzungen aufgewiesen haben. Nach Unterzeichnung der Einverständniserklärung und einem kurzen individuellen Warm-up wird die Kalibrierung der verwendeten Software beziehungsweise Messgeräte durchgeführt. Anschließend beginnt die eigentliche Messung. Pro Person werden jeweils mindestens zwei gültige Starts und ein gültiger maximaler Sprint pro Schuhbedingung durchgeführt. Die Pausengestaltung zwischen den einzelnen Messungen wird individuell gewählt, um Ermüdung zu vermeiden. Nach der Durchführung erfolgt die Auswertung und Verarbeitung der Daten durch das Programm Theia Markerless.
Zu Beginn wird die Berechnung in Matlab realisiert. Der erste allgemeine Schritt in der Berechnung des Startes und Sprints ist identisch. Die verarbeiteten Daten aus Theia werden unter Einsatz einer Funktion eingelesen. Diese Funktion durchläuft eine Ordnerstruktur, die zuvor manuell erstellt werden muss und die die einzelnen Daten der Proband*innen beinhaltet.
Um den Start berechnen zu können, müssen zunächst die Daten der vertikalen Bodenreaktionskraft umgerechnet werden. Daraufhin folgt eine Filterung der vertikalen Bodenreaktionskraft mit einer Schwelle von -3 Newton, da um die Nulllinie ein Rauschen vorliegen kann. Die Daten unterhalb dieser Schwelle entsprechen denen des Fußaufsatzes der Kraftmessplatte. Im Anschluss werden die Indizes unterhalb der Schwelle identifiziert. Auch die Daten des Körperschwerpunktes müssen gefiltert werden, da ungültige Datenauswertungen in Theia für den Wert des Körperschwerpunktes -999999 annehmen. Um diese Daten zu eliminieren, wird eine Schwelle von -100 eingeführt. Daraufhin folgt die Zuordnung der Indizes der Bodenreaktionskraft zu den Werten des Körperschwerpunktes und die Extraktion der Daten des Körperschwerpunktes. Im nächsten Schritt werden die Geschwindigkeit und die Beschleunigung anhand der internen Funktion „gradient“ berechnet. Weiterführend folgt die Berechnung der minimalen, mittleren und maximalen Werte der Geschwindigkeit und Beschleunigung. Letztendlich werden die Parameter als Excel-Datei exportiert, um eine statistische Auswertung durchzuführen.
Der erste Schritt zur Berechnung des maximalen Sprints besteht darin, den Körperschwerpunkt bei der Startfilterung zu identifizieren. Hierbei wird erneut die Schwelle von -100 verwendet und es werden die lokalen Maxima (Höhepunkte) in der Sagittalebene des Körperschwerpunkts identifiziert. Das Ziel ist es, die Daten zwischen zwei Maxima zu extrahieren, was genau einem Schritt entspricht. Es wird eine Mindestsuchhöhe für die Maxima festgelegt. Der Code unterscheidet zwischen den Fällen, in denen ein, zwei, drei oder vier und mehr Maxima gefunden werden. Des Weiteren werden verschiedene Abfragen und Unterscheidungen durchgeführt, um die beiden besten Maxima zu ermitteln. Danach werden die Indizes im Intervall von Maxima zu Maxima identifiziert und dem Körperschwerpunkt zugeordnet. Im Folgenden werden die Geschwindigkeitsberechnungen mithilfe der Funktion „gradient“ sowie die minimalen, mittleren und maximalen Geschwindigkeiten dargestellt. Abschließend erfolgt der Export der Parameter für die statistische Auswertung.
Nachfolgend wird die Leistungsfähigkeit der erstellten Programme in Matlab manuell überprüft. Beim Start und Sprint ergibt sich eine Genauigkeit von 98,89 und 96,66 %. Dies ermöglicht eine präzise statistische Auswertung, die im Programm „Jasp“ durchgeführt wird. Es wird eine einfaktorielle Varianzanalyse (ANOVA) mit Messwiederholung angewendet, wobei einige Voraussetzungen erfüllt sein müssen. Es lässt sich feststellen, dass die Variation der Kompressionssteifigkeit keinen signifikanten Einfluss auf die Geschwindigkeit oder Beschleunigung hat. Beim maximalen Sprint ist der Einfluss größer als beim Start, jedoch nicht signifikant. Diese Ergebnisse bestätigen die Hypothese.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, Strategien und Ratschläge für die Kosmetikindustrie zu erarbeiten, die es ermöglichen, Influencer Marketing erfolgreich in ihre Marketingkommunikationsstrategie zu integrieren, um die Generation Z effektiv anzusprechen. Dazu werden folgende Leitfragen in dieser Arbeit behandelt:
Was ist Influencer-Marketing und welche Herausforderungen, Chancen und Risiken sind mit Influencer-Marketing verbunden?
Welche Bedeutung hat die Generation Z als Zielgruppe?
Wie gestaltet sich das Kaufverhalten der Generation Z und wie kann es beeinflusst werden?
Welche erfolgreichen Beispiele und erfolgsversprechenden Aspekte gibt es im Influencer-Marketing?
Wie kann Influencer-Marketing in die Marketingkommunikationsstrategie der Kosmetikbranche integriert werden, um die Generation Z erfolgreich anzusprechen?
Basierend auf den Erkenntnissen einer quantitativen Online-Befragung, die an der Medienfakultät der Hochschule Offenburg durchgeführt wurde, lassen sich Implikationen für Unternehmen in der Kosmetikindustrie ableiten. Die Forschungsergebnisse bieten Ansätze dafür, wie die Kosmetikindustrie die Social-Media-Plattformen Instagram und TikTok nutzen kann, um die Generation Z effektiv zu erreichen und ihre Kaufentscheidungen zu beeinflussen.
Die Beschleunigungsleistung ist ein großer limitierender Faktor beim Sprinten. Es stellt sich die Frage, mit welcher Technik diese verbessert werden kann.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, zu klären, ob die Unterschenkelkinematik einen Einfluss auf die Beschleunigungsleistung beim Sprintstart hat. Dafür wurden die Annahmen von Alt et al. (2022) über Schlüsselpositionen des Unterschenkels herangezogen und überprüft. Die gestellte Forschungsfrage lautet: Können die Annahmen von Alt et al. (2022) in die Praxis übertragen und angewendet werden?
Um die Forschungsfrage zu beantworten, wurde jeweils der erste Schritt nach dem Sprintstart aus einem Startblock analysiert. Hierfür wurden ein markerbasiertes 3D Motion Capture System und im Boden integrierte Kraftmessplatten verwendet. Insgesamt 30 Proband:innen haben jeweils sechs Starts ausgeführt. Die Auswertung wurde mit Hilfe von MATLAB Skripten durchgeführt. Mit linearen und quadratischen Regressionsberechnungen wurden die Zusammenhänge zwischen den Schlüsselpositionen des Unterschenkels und der Beschleunigungsleistung analysiert.
Die Ergebnisse zeigen, dass keine allgemeingültigen Aussagen über eine erfolgreiche Unterschenkelkinematik getroffen werden können. Werden die Proband:innen aber individuell betrachtet, ist teilweise zu erkennen, dass die Beschleunigungsleistung mit der Unterschenkelkinematik zusammenhängt.
Weiterführende Forschung in diesem Bereich könnte individueller und auf Trainingsanweisungen mit Technikverbesserung ausgerichtet sein.